A química é uma ciência interessante e bastante complexa. Seus termos e conceitos chegam até nós na vida cotidiana, e nem sempre é intuitivamente claro o que eles significam e qual é o seu significado. Um desses conceitos é a solubilidade. Este termo é amplamente utilizado na teoria das soluções, e na vida cotidiana encontramos seu uso porque estamos cercados por essas mesmas soluções. Mas não é tanto o próprio uso desse conceito que é importante, mas os fenômenos físicos que ele denota. Mas antes de passar para a parte principal de nossa história, vamos avançar para o século XIX, quando Svante Arrhenius e Wilhelm Ostwald formularam a teoria da dissociação eletrolítica.
Histórico
O estudo de soluções e solubilidade começa com a teoria física da dissociação. É o mais fácil de entender, mas muito primitivo e coincide com a realidade apenas em alguns momentos. A essência dessa teoria é que o soluto, entrando na solução, se decompõe em partículas carregadas chamadas íons. São essas partículas que determinam as propriedades químicas da solução e algumas de suas características físicas, incluindo condutividade e ponto de ebulição, ponto de fusão e ponto de cristalização.
Mas há maisteorias complexas que consideram uma solução como um sistema no qual as partículas interagem entre si e formam os chamados solvatos - íons cercados por dipolos. Um dipolo é, em geral, uma molécula neutra, cujos polos são de cargas opostas. O dipolo é mais frequentemente uma molécula de solvente. Entrando na solução, a substância dissolvida se decompõe em íons, e os dipolos são atraídos para um íon pela extremidade de carga oposta em relação a eles e para outros íons pela outra extremidade de carga oposta, respectivamente. Assim, obtêm-se solvatos - moléculas com casca de outras moléculas neutras.
Agora vamos falar um pouco sobre a essência das próprias teorias e examiná-las mais de perto.
Teorias da solução
A formação de tais partículas pode explicar muitos fenômenos que não podem ser descritos usando a teoria clássica das soluções. Por exemplo, o efeito térmico da reação de dissolução. Do ponto de vista da teoria de Arrhenius, é difícil dizer por que, quando uma substância é dissolvida em outra, o calor pode ser absorvido e liberado. Sim, a rede cristalina é destruída e, portanto, a energia é gasta e a solução esfria ou liberada durante o decaimento devido ao excesso de energia das ligações químicas. Mas acaba sendo impossível explicar isso do ponto de vista da teoria clássica, pois o próprio mecanismo de destruição permanece incompreensível. E se aplicarmos a teoria química das soluções, fica claro que as moléculas do solvente, encravadas nos vazios da rede, a destroem por dentro, como se estivessem "envolvendo"íons entre si por uma camada de solvatação.
Na próxima seção, veremos o que é solubilidade e tudo relacionado a essa quantidade aparentemente simples e intuitiva.
O conceito de solubilidade
É puramente intuitivo que a solubilidade indica quão bem uma substância se dissolve em um determinado solvente. No entanto, geralmente sabemos muito pouco sobre a natureza da dissolução das substâncias. Por que, por exemplo, o giz não se dissolve na água e o sal de mesa - vice-versa? É tudo sobre a força das ligações dentro da molécula. Se as ligações são fortes, então, por causa disso, essas partículas não podem se dissociar em íons, destruindo assim o cristal. Portanto, permanece insolúvel.
Solubilidade é uma característica quantitativa que mostra qual a proporção de um soluto na forma de partículas solvatadas. Seu valor depende da natureza do soluto e do solvente. A solubilidade em água para diferentes substâncias é diferente, dependendo das ligações entre os átomos da molécula. Substâncias com ligações covalentes têm a menor solubilidade, enquanto aquelas com ligações iônicas têm a maior.
Mas nem sempre é possível entender qual solubilidade é grande e qual é pequena. Portanto, na próxima seção, discutiremos qual é a solubilidade de várias substâncias em água.
Comparação
Existem muitos solventes líquidos na natureza. Existem ainda mais substâncias alternativas que podem servir de última quando se atingem certas condições, por exemplo, uma certaestado agregado. Fica claro que se você coletar dados sobre a solubilidade um no outro de cada par de "soluto - solvente", não será suficiente para uma eternidade, porque as combinações são enormes. Portanto, aconteceu que em nosso planeta a água é o solvente e padrão universal. Eles fizeram isso porque é o mais comum na Terra.
Assim, uma tabela de solubilidade em água foi compilada para muitas centenas e milhares de substâncias. Todos nós já vimos isso, mas em uma versão mais curta e mais compreensível. As células da tabela contêm letras que denotam uma substância solúvel, insolúvel ou pouco solúvel. Mas existem tabelas mais especializadas para aqueles que são seriamente versados em química. Indica o valor numérico exato da solubilidade em gramas por litro de solução.
Agora vamos nos voltar para a teoria da solubilidade.
Química de Solubilidade
Como ocorre o próprio processo de dissolução, já analisamos nas seções anteriores. Mas como, por exemplo, escrever tudo isso como uma reação? Tudo não é tão simples aqui. Por exemplo, quando um ácido é dissolvido, um íon hidrogênio reage com água para formar um íon hidrônio H3O+. Assim, para HCl, a equação da reação ficará assim:
HCl + H2O =H3O+ + Cl-
A solubilidade dos sais, dependendo de sua estrutura, também é determinada por sua reação química. O tipo deste último depende da estrutura do sal eligações dentro de suas moléculas.
Descobrimos como registrar graficamente a solubilidade dos sais em água. Agora é hora da aplicação prática.
Aplicativo
Se você listar os casos em que este valor é necessário, nem mesmo um século é suficiente. Indiretamente, usando-o, você pode calcular outras grandezas que são muito importantes para o estudo de qualquer solução. Sem ela, não saberíamos a concentração exata da substância, sua atividade, não saberíamos avaliar se o remédio curará ou matará uma pessoa (afinal, até a água é fatal em grandes quantidades).
Além da indústria química e dos propósitos científicos, entender a essência da solubilidade também é necessário na vida cotidiana. De fato, às vezes é necessário preparar, digamos, uma solução supersaturada de uma substância. Por exemplo, isso é necessário para obter cristais de sal para a lição de casa de uma criança. Conhecendo a solubilidade do sal na água, podemos determinar facilmente quanto ele precisa ser despejado em um recipiente para que comece a precipitar e formar cristais a partir de um excesso.
Antes de encerrarmos nossa breve excursão pela química, vamos falar sobre alguns conceitos relacionados à solubilidade.
O que mais é interessante?
Em nossa opinião, se você chegou a esta seção, provavelmente já entendeu que a solubilidade não é apenas uma quantidade química estranha. É a base para outras quantidades. E entre eles: concentração, atividade, constante de dissociação, pH. E esta não é uma lista completa. Você deve ter ouvido pelo menos uma partir dessas palavras. Sem esse conhecimento sobre a natureza das soluções, cujo estudo começou com a solubilidade, não podemos mais imaginar a química e a física modernas. Qual é a física aqui? Às vezes, os físicos também lidam com soluções, medem sua condutividade e usam suas outras propriedades para suas próprias necessidades.
Conclusão
Neste artigo nos familiarizamos com um conceito químico como solubilidade. Esta foi provavelmente uma informação bastante útil, já que a maioria de nós dificilmente entende a essência profunda da teoria das soluções sem ter o desejo de mergulhar em seu estudo em detalhes. De qualquer forma, é muito útil treinar seu cérebro aprendendo algo novo. Afinal, uma pessoa deve "estudar, estudar e estudar novamente" a vida toda.
